CN103888166B - 散射通信共谱传输调制解调装置 - Google Patents

散射通信共谱传输调制解调装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种散射通信共谱传输调制解调装置，它涉及散射通信领域中频谱资源受限、发射功率受限、低门限解调的共谱传输调制解调装置。它由辅助复/分接器、共谱传输调制器、D/A转换器、本振模块、IQ调制器、带通滤波器、放大器、共谱接收低门限解调器、A/D转换器、中频放大器等部件组成。本发明采用基于时域分集与自适应共谱接收合并的共谱传输技术，使大容量散射通信系统占用的频谱资源大大降低，同时保证业务的高质量传输。本发明还具有高效前向纠错编译码功能，保证设备的低接收门限，特别适用于在频谱资源受限、功率受限条件下，在超视距无线通信链路上业务的高质量、高吞吐量传输。

Description

散射通信共谱传输调制解调装置
技术领域
本发明涉及通信领域中的一种散射通信共谱传输调制解调装置，特别适用于频谱资源受限、功率受限条件下，在超视距无线衰落链路上高质量、高吞吐量传输业务信息的装置。
背景技术
在传统的散射通信系统中，通常采用分集接收技术克服信道衰落，每个发射和接收通道要采用频率隔离从而获得好的分集效果。对于大容量散射通信而言，由于其占用频谱资源较宽，加之分集通道之间的频率隔离，大大的占用了频谱资源，从而限制了大容量散射通信的应用，特别是组网应用。
发明内容
本发明的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种具有共谱传输能力，从而有效节省频谱资源，同时具有抗衰落能力且不增加额外硬件成本的散射通信共谱传输调制解调装置。
本发明调制解调装置使用基于时域分集与自适应共谱接收合并的共谱传输技术，将分集通道信号在时域分集隔离，同时在接收端采用特殊的共谱接收合并技术将时域分集信号合并，从而达到分集接收的目的，更好地利用散射信道的频谱资源，保证业务传输质量，该装置还具有低解调门限、抗衰落、抗截获能力强、传播可靠度高、结构简单等特点。
本发明的目的是这样实现的：
一种散射通信共谱传输调制解调装置，包括辅助复/分接器1、共谱传输调制器2、D/A转换器3、本振模块4、IQ调制器5、带通滤波器6、放大器7、中频放大器8、A/D转换器9、共谱接收低门限解调器10、数字锁相环11和电源12，其特征在于：还包括共谱传输调制器2和共谱接收低门限解调器10；
辅助复/分接器1将外部输入的数据信号和时钟加入辅助开销，并将业务信息输出至共谱传输调制器2；共谱传输调制器2采用时间分集共谱传输技术对业务信息进行基带调制输出2路频谱相同、时间隔离的基带调制信号；2路基带调制信号经过D/A变换器3之后变成2路模拟信号；2路模拟信号与本振模块4产生的本地载波通过IQ调制器5完成频谱搬移，然后经过带通滤波器6得到2路中频信号；2路中频信号经放大器7放大后进行输出；中频放大器8将接收的外部中频信号放大后输入A/D变换器9进行数据采样，A/D变换器9将模拟中频信号变成数字信号后输入共谱接收低门限解调器10进行解调处理，然后将处理输出的业务时钟和数据信号送入辅助复分接器1进行分接处理后，将业务数据信号和时钟进行输出；数字锁相环11外接高稳时钟输入信号，完成高稳时钟信号的锁相与倍频后，将输出信号分别送入共谱传输调制器2和共谱接收低门限解调器10，为其提供标准时钟信号。
其中，所述的共谱传输调制器2包括前向纠错编码器13、成帧器14、数字成形滤波器15、时域分集隔离器16和数字内插器17；辅助复/分接器1输出的业务信息送入前向纠错编码器13完成前向纠错编码后送入成帧器14；成帧器14在编码信息中插入帧信息后送入数字成形滤波器15；数字成形滤波器15完成信号成形，将成形信号输出至时域分集隔离器16实现信息的时域隔离，完成信息时域隔离后的信号经数字内插器17完成数字内插后输出至D/A变换器3；数字锁相环11将外接高稳时钟信号锁相与倍频后，将其输出信号送入成帧器14，为成帧器14提供标准时钟信号。
其中，所述的共谱接收低门限解调器10包括数字下变频器18、数字振荡器19、共谱接收合并器20、帧重构器21和前向纠错译码器22；
A/D变换器9输出的数字信号送入数字下变频器18；数字振荡器19接收数字锁相环11输出的标准时钟信号产生数字本振信号；数字下变频器18根据数字振荡器19输出的数字本振信号完成对A/D变换器9送入数字信号的下变频，输出基带信号送入共谱接收合并器20，共谱接收合并器20完成对接收信号的共谱接收与分集合并，将解调信号输出至帧重构器21，帧重构器21完成帧结构的重构并将帧重构状态信息送给共谱接收合并器20指导共谱接收合并器20对接收信号的共谱接收与分集合并，同时将重构后的帧结构送入前向纠错译码器22，前向纠错译码器22完成对解调信号的前向纠错译码并将译码后的业务数据与时钟信号送入辅助复/分接器1。
本发明相比背景技术具有如下优点：
1.本发明采用了共谱传输调制器2和共谱接收低门限解调器10，采用基于时域分集与自适应共谱接收合并的共谱传输技术，节省了散射信道的频谱资源，同时保证业务传输质量与吞吐量，拓宽了大容量散射通信的应用范围，提高了系统的可靠性。
2.本发明采用了共谱传输调制器2，能够对传输信息进行时域分集隔离，有效提高频谱资源利用率；同时，共谱传输调制器2还包含低译码门限的前向纠错编码器，共谱接收低门限解调器10包含低译码门限的前向纠错译码器，大大的降低了调制解调装置的门限。
3.本发明电路部件采用大规模现场可编程器件制作，因此可通过配置不同的程序灵活地实现对工作参数的修改，使设备的结构大大简化，成本显着降低。
附图说明
图1是本发明的电原理方框图。
图2是本发明共谱传输调制器2实施例的电原理图。
图3是本发明共谱接收低门限解调器10实施例的电原理图。
具体实施方式：
参照图1至图3，本发明由辅助复/分接器1、共谱传输调制器2、D/A转换器3、本振模块4、IQ调制器5、带通滤波器6、放大器7、中频放大器8、A/D转换器9、共谱接收低门限解调器10、数字锁相环11和电源12组成。图1是本发明的电原理方块图，实施例按图1连接线路。
辅助复/分接器1将外部接口A、B输入的数据、时钟加入辅助开销，并将业务信息输出至共谱传输调制器2，共谱传输调制器2采用时间分集共谱传输技术对业务信息进行基带调制输出2路频谱相同、时间隔离的基带调制信号，2路基带调制信号分别经过D/A变换器3之后变成2路模拟信号，与本振模块4产生的本地载波通过IQ调制器5分别完成频谱搬移，然后经过带通滤波器6得到中频信号，经放大器7放大后由端口C和端口D输出2路中频信号；中频放大器8输入端口1接收中频输入端口E的中频信号，将接收的外部中频信号放大后输入A/D变换器9进行数据采样，A/D变换器9将模拟中频信号变成数字信号后输入共谱接收低门限解调器10进行解调处理，然后将处理输出的业务时钟和数据信号送入辅助复分接器1进行分接处理后，将业务数据和时钟连接至输出端口F、G；数字锁相环11将高稳钟输入端口H输入的时钟信号锁相、倍频后，将输出信号分别送入共谱传输调制器2和共谱接收低门限解调器10，为其提供标准时钟信号。实施例辅助复/分接器1采用美国Altera公司生产StratixⅢ系列FPGA芯片制作。D/A变换器3采用美国AD公司的AD9763芯片制作。本振模块4采用美国SI公司的si4112芯片制作。IQ调制器5采用美国AD公司的AD5385芯片制作。带通滤波器6采用北京长峰公司的CF70-12芯片制作。放大器7采用美国MINI公司的ERA-3sm芯片制作。中频放大器8采用市售XN402型集成放大器制作。A/D变换器9采用美国A/D公司生产的AD6640集成芯片制作。
本发明共谱传输调制器2的作用是将复接后的信息进行前向纠错编码，完成信号成形并进行时域分集隔离处理与内插，实现共谱传输调制，将共谱传输的数字信号送至D/A变换器3。它由前向纠错编码器13、成帧器14、数字成形滤波器15、时域分集隔离器16和数字内插器17组成，图2是本发明共谱传输调制器2的电原理图，实施例按图2连接线路。辅助复/分接器1输出业务信息送入前向纠错编码器13完成前向纠错编码送入成帧器14，成帧器14在编码信息中插入帧信息后将其送入数字成形滤波器15，数字成形滤波器15完成信号成形，将成形信号输出至时域分集隔离器16实现信息的时域隔离，完成信息时域隔离后的信号经数字内插器17完成数字内插输出至D/A变换器3；数字锁相环11将输入的时钟信号锁相、倍频后，将其输出信号送入成帧器14，为成帧器14提供标准时钟信号。实施例前向纠错编码器13、成帧器14、数字成形滤波器15、时域分集隔离器16、数字内插器17均采用美国Altera公司生产StratixⅢ系列FPGA芯片制作。
本发明共谱接收低门限解调器10的作用是完成共谱传输接收信号的接收合并，同时完成低门限前向纠错译码，并将业务信息送入辅助复/分接器1。它由数字下变频器18、数字振荡器19、共谱接收合并器20、帧重构器21、前向纠错译码器22组成。图3是本发明共谱接收低门限解调器10的电原理图，实施例按图3连接线路。A/D变换器9输出的数字信号送入数字下变频器18，数字振荡器19接收数字锁相环11输出的标准时钟信号产生数字本振信号；数字下变频器18根据数字振荡器19输出的数字本振信号完成对A/D变换器9送入数字信号的下变频，输出基带信号送入共谱接收合并器20，共谱接收合并器20完成对接收信号的共谱接收与分集合并，将解调信号输出至帧重构器21，帧重构器21完成帧结构的重构并将重构后的帧结构送入前向纠错译码器22，前向纠错译码器22完成对解调信号的前向纠错译码并将译码后的业务数据与时钟信号送入辅助复/分接器1。实施例数字下变频器18、数字振荡器19、共谱接收合并器20、帧重构器21、前向纠错译码器22均采用美国Altera公司生产StratixⅢ系列FPGA芯片制作。
本发明数字锁相环11作用是通过其输入端口1接收时钟输入端口H输入的高稳时钟信号，经其锁相、倍频处理后输出所需的标准时钟信号，其输出端口2给共谱传输调制器2提供标准时钟信号，其输出端口3给共谱接收低门限解调器10提供标准时钟信号。
本发明电源12提供整个解调器的直流工作电压，实施例采用市售通用集成稳压直流电源模块制作，其输出+V电压为+3.3V、供电电流为1A。
本发明简要工作原理如下：
在发送端，辅助复/分接器1将外部接口A、B输入的数据、时钟加入辅助开销，并将业务信息输出至共谱传输调制器2，共谱传输调制器2采用时间分集共谱传输技术对业务信息进行基带调制输出2路频谱相同、时间隔离的基带调制信号，2路基带调制信号分别经过D/A变换器3之后变成2路模拟信号，与本振模块4产生的本地载波通过IQ调制器5分别完成频谱搬移，然后经过带通滤波器6得到中频信号，经放大器7放大后由端口C和端口D输出2路中频信号。
在接收端，中频放大器8输入端口1接收中频输入端口E的中频信号，将接收的外部中频信号放大后输入A/D变换器9进行数据采样，A/D变换器9将模拟中频信号变成数字信号后输入共谱接收低门限解调器10进行解调处理，然后将处理输出的业务时钟和数据信号送入辅助复分接器1进行分接处理后，将业务数据和时钟连接至输出端口F、G。
本发明安装结构如下：
本发明安装结构如下：把图1、图2、图3中所有电路器件安装在3块尺寸大小长×宽为280×140mm的印制板上，然后把3块印制板分别安装在3个长×宽×高为290×150×30mm的屏蔽盒插件中，屏蔽盒插件安装在调制解调器机箱内，屏蔽盒插件前面板安装网络端口A、B、F、G四芯电缆插座及中频信号输出端口C、D、中频信号输入端口E的三个电缆插座，后面板上安装外部时钟入端H和电源入端插座，组装成本发明。

Claims (3)

1.一种散射通信共谱传输调制解调装置，包括辅助复/分接器(1)、共谱传输调制器(2)、D/A转换器(3)、本振模块(4)、IQ调制器(5)、带通滤波器(6)、放大器(7)、中频放大器(8)、A/D转换器(9)、共谱接收低门限解调器(10)、数字锁相环(11)和电源(12)，其特征在于：还包括共谱传输调制器(2)和共谱接收低门限解调器(10)；
辅助复/分接器(1)将外部输入的数据信号和时钟加入辅助开销，并将业务时钟和业务数据信号输出至共谱传输调制器(2)；共谱传输调制器(2)采用时间分集共谱传输技术对业务时钟和业务数据信号进行基带调制输出2路频谱相同、时间隔离的基带调制信号；2路基带调制信号经过D/A变换器(3)之后变成2路模拟信号；2路模拟信号与本振模块(4)产生的本地载波通过IQ调制器(5)完成频谱搬移，然后经过带通滤波器(6)得到2路中频信号；2路中频信号经放大器(7)放大后进行输出；中频放大器(8)将接收的外部中频信号放大后输入A/D变换器(9)进行数据采样，A/D变换器(9)将模拟中频信号变成数字信号后输入共谱接收低门限解调器(10)进行解调处理，然后将处理输出的业务时钟和业务数据信号送入辅助复分接器(1)进行分接处理后，将数据信号和时钟进行输出；数字锁相环(11)外接高稳时钟输入信号，完成高稳时钟信号的锁相与倍频后，将输出信号分别送入共谱传输调制器(2)和共谱接收低门限解调器(10)，为其提供标准时钟信号。
2.根据权利要求1所述的散射通信共谱传输调制解调装置，其特征在于：所述的共谱传输调制器(2)包括前向纠错编码器(13)、成帧器(14)、数字成形滤波器(15)、时域分集隔离器(16)和数字内插器(17)；
辅助复/分接器(1)输出的业务时钟和业务数据信号送入前向纠错编码器(13)完成前向纠错编码后送入成帧器(14)；成帧器(14)在编码信息中插入帧信息后送入数字成形滤波器(15)；数字成形滤波器(15)完成信号成形，将成形信号输出至时域分集隔离器(16)实现信息的时域隔离，完成信息时域隔离后的信号经数字内插器(17)完成数字内插后输出至D/A变换器(3)；数字锁相环(11)将外接高稳时钟信号锁相与倍频后，将其输出信号送入成帧器(14)，为成帧器(14)提供标准时钟信号。
3.根据权利要求1所述的散射通信共谱传输调制解调装置，其特征在于：所述的共谱接收低门限解调器(10)包括数字下变频器(18)、数字振荡器(19)、共谱接收合并器(20)、帧重构器(21)和前向纠错译码器(22)；
A/D变换器(9)输出的数字信号送入数字下变频器(18)；数字振荡器(19)接收数字锁相环(11)输出的标准时钟信号产生数字本振信号；数字下变频器(18)根据数字振荡器(19)输出的数字本振信号完成对A/D变换器(9)送入数字信号的下变频，输出基带信号送入共谱接收合并器(20)，共谱接收合并器(20)完成对接收信号的共谱接收与分集合并，将解调信号输出至帧重构器(21)，帧重构器(21)完成帧结构的重构并将帧重构状态信息送给共谱接收合并器(20)指导共谱接收合并器(20)对接收信号的共谱接收与分集合并，同时将重构后的帧结构送入前向纠错译码器(22)，前向纠错译码器(22)完成对解调信号的前向纠错译码并将译码后的业务时钟和业务数据信号送入辅助复/分接器(1)。
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